基于PLC实现注塑机的电气控制

基于PLC的注塑机电气控制【概要】注射成型机又称注射成型机或注射机，是用塑料成型模具将热塑性塑料或热固性材料制成各种形状塑料制品的主要成型设备。 本文以使用S7-200 PLC实现控制系统的电气控制为目的，与以往的继电器控制相比，具有可靠性高、高速、抗干扰性高等优点，实现了注塑机生产的自动化。【关键词】注塑机S7-200 PLC； 电气控制自动化1 .引言近年来，汽车、建筑、家用电器、食品、医药等行业对注塑产品的需求日益增加，推动注塑技术水平的发展和提高。 因此，采用线路复杂、继电器动作慢、寿命短、系统控制精度差、故障率高的传统继电器控制的注塑成型机取代了采用PLC控制的系统。 PLC控制系统能够很好地实现注塑机的各个动作，提高了系统的控制精度和自动化。2 .注塑机液压系统的工作原理和要求注塑机将粒状塑料通过料斗装入螺旋推进器，螺旋推进器旋转使材料前进，螺旋推进器外部装有电加热器，因此在将材料溶解于粘液之前，合模机构已关闭模具，材料在螺旋推进器前端达到一定压力时， 注射机构将粘液高压快速注射到模具型腔中，经过一定时间的保压冷却后开模，挤出成形的塑料制品，完成动作循环。液压系统要求合模运动顺畅，2个模具关闭时无冲击。关闭模具后，合模机构应保持关闭的压力，注射时不要打开模具。 注射后，注射机构保持注射压力，在供给塑料填充模腔时，螺杆旋转，材料被螺杆前端推压，螺杆与注射机构一起后退，为了使螺杆前端的塑料具有一定的密度，注射机构不具有一定的后退阻力3 .注塑机液压系统的工作控制过程注塑机的一个作业过程是快速合模、低速合模、增压合模、注射座前进、注射、注射保压、减压吹塑、再增压、预模进料、注射座后退、快速开模、低速开模、系统卸载。 液压原理如图1所示。图1中各驱动器的动作周期主要通过行程开关、时间继电器和压力继电器切换电磁切换阀来实现，各电磁铁的动作顺序如表1所示。4 .现有的电气控制和PLC控制传统的电气控制系统主要通过继电器控制电磁铁的电力和停电，控制液压系统油液的流通方向，实现注塑机的各种情况。 传动继电器系统使用大量继电器，由于控制触点多，继电器动作慢，寿命短，故存在动作中控制精度差，故障率高，可靠性差，接线复杂，检修不容易等缺点。 PLC作为工业生产的应用型技术，与CAD/CAM、NC技术一起被称为现代工业的三大支柱技术，越来越受到人们的喜爱和应用。 PLC为在工业现场应用而设计，采用可编程存储器，在其内部存储逻辑运算、序列控制、定时/计数和算术运算等操作指令，通过数字和模拟的输入输出接口控制各种机械和生产过程。 PLC结合微处理技术与传统继电器接触控制技术，克服了继电器接触控制系统中机械接点布线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和柔性低等缺点，并采用基于继电器梯形图的简单指令形式，实现了程序形象、直观感5 .基于PLC的电气控制系统的设计PLC控制注塑机控制系统的设计包括硬件设计和软件设计两部分。 硬件设计主要是PLC配置、选型、配线电缆及输入输出端口分配情况的软件设计是注塑机控制程序的编制。5.1硬件系统设计从原理图可知，各气缸的行程开关有7个和3个压力继电器。 在实际控制中，起动开关SB1、停止开关SB2、原点返回模式开关SB3、手动模式开关SB4、单周期模式开关SB5、单周期模式开关SB6、连续模式开关SB7共计17个输入元件被设置输出元件为各方向转换阀的电磁铁，共计10个。 在满足控制功能要求和输入输出点数要求的基础上，考虑今后系统的维护和扩展使用，留有馀地选择西门子公司的S7-200系列CPU 226型号的PLC。 这种PLC具有24点输入和16电输出接口，能够满足注塑机控制系统的控制要求。 根据注塑机的输入输出点的个数绘制I/O端口的分配，I/O端口的分配如表2所示。根据所选择的PLC形式及I/O端口的分配状况，制作PLC外部的接线图2。5.2软件的设计序列控制设计方法将系统的一个周期划分为若干序列连接的阶段(步骤、步骤)，并以编程元件(例如，m )表示各步骤。 在任何步骤中，输出量的状态都不变化，相邻的两步的输出量的合计状态不同。 使系统从当前步骤前进到下一步骤的信号称为转换条件。 在所述序列控制设计方法中，通过转换条件控制代表各个步骤的编程元件，按照一定顺序改变这些状态，然后通过代表各个步骤的编程元件来控制输出。 为了使注塑机逐步完成其工作过程，我们采用逐步控制设计法，根据注塑机的设计要求、工作原理和工序，得到注塑机的工艺流程，设计了整个PLC控制系统的程序功能图3。根据顺序功能图，采用所有PLC所具有的多个辅助继电器，应用保持停止电路的编程方法，能够得到与其对应的梯形图，进行仿真验证。 程序的梯形图如图4所示。六.总结本文采用S7-200 PLC设计注塑机的电气控制系统，采用启动停止的编程方式控制注塑机的液压系统。 实践表明，改进的控制系统可靠，性能稳定，操作方便，注射产品质量和生产效率大大提高。参考文献1王雷刚、倪雪峰等.微注射成型技术的发展现状与展望J .现代塑料加工应用，2007年2周恩涛